Τι είναι το φαινόμενο στενού παλμού
Ως ένα είδος διακόπτη τροφοδοσίας, το IGBT χρειάζεται έναν συγκεκριμένο χρόνο αντίδρασης από το σήμα επιπέδου πύλης έως τη διαδικασία εναλλαγής της συσκευής, όπως είναι εύκολο να σφίξετε το χέρι πολύ γρήγορα στη ζωή για να αλλάξετε την πύλη, ο πολύ σύντομος παλμός ανοίγματος μπορεί να προκαλέσει πολύ υψηλό αιχμές τάσης ή προβλήματα ταλάντωσης υψηλής συχνότητας.Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται αβοήθητα από καιρό σε καιρό καθώς το IGBT οδηγείται από σήματα διαμορφωμένα PWM υψηλής συχνότητας.Όσο μικρότερος είναι ο κύκλος λειτουργίας, τόσο πιο εύκολη είναι η έξοδος στενών παλμών και τα χαρακτηριστικά αντίστροφης ανάκτησης της διόδου αντιπαράλληλης ανανέωσης IGBT FWD γίνονται πιο γρήγορα κατά την ανανέωση με σκληρή μεταγωγή.Σε 1700V/1000A IGBT4 E4, η προδιαγραφή στη θερμοκρασία διακλάδωσης Tvj.op = 150 ℃, ο χρόνος μεταγωγής tdon = 0,6us, tr = 0,12us και tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, το στενό μικρότερο πλάτος παλμού δεν μπορεί να είναι από το άθροισμα του χρόνου εναλλαγής προδιαγραφών.Στην πράξη, λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών φορτίου όπως τα φωτοβολταϊκά και η αποθήκευση ενέργειας σε συντριπτική πλειοψηφία όταν ο συντελεστής ισχύος +/–1, ο στενός παλμός θα εμφανιστεί κοντά στο τρέχον σημείο μηδέν, όπως η γεννήτρια άεργου ισχύος SVG, ο συντελεστής ισχύος APF ενεργού φίλτρου 0, ο στενός παλμός θα εμφανιστεί κοντά στο μέγιστο ρεύμα φορτίου, η πραγματική εφαρμογή του ρεύματος κοντά στο σημείο μηδέν είναι πιο πιθανό να εμφανιστεί στην κυματομορφή εξόδου ταλάντωση υψηλής συχνότητας, προκύπτουν προβλήματα EMI.
Φαινόμενο στενού παλμού της αιτίας
Από τα θεμελιώδη στοιχεία των ημιαγωγών, ο κύριος λόγος για το φαινόμενο των στενών παλμών οφείλεται στο ότι το IGBT ή το FWD μόλις άρχισε να ενεργοποιείται, που δεν γεμίζει αμέσως με φορείς, όταν ο φορέας εξαπλώνεται κατά την απενεργοποίηση του IGBT ή του τσιπ διόδου, σε σύγκριση με τον φορέα γεμίσει μετά τον τερματισμό, το di / dt μπορεί να αυξηθεί.Η αντίστοιχη υψηλότερη υπέρταση απενεργοποίησης IGBT θα δημιουργηθεί κάτω από την αδέσποτη επαγωγή μεταγωγής, η οποία μπορεί επίσης να προκαλέσει ξαφνική αλλαγή στο ρεύμα αντίστροφης ανάκτησης της διόδου και επομένως φαινόμενο snap-off.Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο σχετίζεται στενά με την τεχνολογία τσιπ IGBT και FWD, την τάση και το ρεύμα της συσκευής.
Αρχικά, πρέπει να ξεκινήσουμε από το κλασικό σχηματικό διπλού παλμού, το παρακάτω σχήμα δείχνει τη λογική μεταγωγής της τάσης, του ρεύματος και της τάσης κίνησης της πύλης IGBT.Από την οδηγική λογική του IGBT, μπορεί να διαιρεθεί σε στενό χρόνο απενεργοποίησης παλμού, ο οποίος στην πραγματικότητα αντιστοιχεί στον χρόνο θετικής αγωγής της διόδου FWD, ο οποίος έχει μεγάλη επίδραση στο ρεύμα αιχμής αντίστροφης ανάκτησης και στην ταχύτητα ανάκτησης, όπως το σημείο Α Στο σχήμα, η μέγιστη μέγιστη ισχύς της αντίστροφης ανάκτησης δεν μπορεί να υπερβαίνει το όριο του FWD SOA.και στενό χρόνο ενεργοποίησης παλμού τόνου, αυτό έχει σχετικά μεγάλο αντίκτυπο στη διαδικασία απενεργοποίησης του IGBT, όπως το σημείο Β στο σχήμα, κυρίως οι αιχμές τάσης απενεργοποίησης IGBT και οι τελικές ταλαντώσεις του ρεύματος.
Αλλά ποια προβλήματα θα προκαλέσει η απενεργοποίηση ενεργοποίησης της συσκευής με πολύ στενό παλμό;Στην πράξη, ποιο είναι το ελάχιστο όριο εύρους παλμού που είναι λογικό;Αυτά τα προβλήματα είναι δύσκολο να εξαχθούν καθολικοί τύποι για να υπολογιστούν άμεσα με θεωρίες και τύπους, η θεωρητική ανάλυση και η έρευνα είναι επίσης σχετικά μικρή.Από την πραγματική κυματομορφή δοκιμής και τα αποτελέσματα για να δείτε το γράφημα για να μιλήσετε, ανάλυση και περίληψη των χαρακτηριστικών και των κοινών σημείων της εφαρμογής, πιο ευνοϊκό για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε αυτό το φαινόμενο και στη συνέχεια να βελτιστοποιήσετε τη σχεδίαση για να αποφύγετε προβλήματα.
Ενεργοποίηση στενού παλμού IGBT
Το IGBT ως ενεργός διακόπτης, χρησιμοποιώντας πραγματικές περιπτώσεις για να δείτε το γράφημα για να μιλήσετε για αυτό το φαινόμενο είναι πιο πειστικό, να έχετε κάποια υλικά ξηρά προϊόντα.
Χρησιμοποιώντας τη μονάδα υψηλής ισχύος IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 ως αντικείμενο δοκιμής, τα χαρακτηριστικά απενεργοποίησης της συσκευής όταν αλλάζει ο τόνος υπό τις συνθήκες Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, κόκκινο είναι ο συλλέκτης Ic, μπλε είναι η τάση και στα δύο άκρα του IGBT Vce, πράσινο είναι η τάση κίνησης Vge.Vge.Ο τόνος παλμού μειώνεται από 2 us σε 1,3 us για να δείτε την αλλαγή αυτής της αιχμής τάσης Vcep, το ακόλουθο σχήμα απεικονίζει τη δοκιμαστική κυματομορφή προοδευτικά για να δείτε τη διαδικασία αλλαγής, ειδικά στον κύκλο.
Όταν ο τόνος αλλάζει το τρέχον Ic, στη διάσταση Vce για να δείτε την αλλαγή στα χαρακτηριστικά που προκαλείται από τον τόνο.Τα αριστερά και δεξιά γραφήματα δείχνουν τις αιχμές τάσης Vce_peak σε διαφορετικά ρεύματα Ic υπό τις ίδιες συνθήκες Vce=800V και 1000V αντίστοιχα.Από τα αντίστοιχα αποτελέσματα των δοκιμών, ο τόνος έχει σχετικά μικρή επίδραση στις αιχμές τάσης Vce_peak σε μικρά ρεύματα.όταν το ρεύμα απενεργοποίησης αυξάνεται, η στενή απενεργοποίηση παλμού είναι επιρρεπής σε ξαφνικές αλλαγές στο ρεύμα και στη συνέχεια προκαλεί υψηλές αιχμές τάσης.Λαμβάνοντας το αριστερό και το δεξί γράφημα ως συντεταγμένες για σύγκριση, το ton έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη διαδικασία τερματισμού λειτουργίας όταν το Vce και το ρεύμα Ic είναι υψηλότερα και είναι πιο πιθανό να έχει μια ξαφνική αλλαγή ρεύματος.Από τη δοκιμή για να δείτε αυτό το παράδειγμα FF1000R17IE4, ο ελάχιστος παλμός τον πιο λογικό χρόνο όχι λιγότερο από 3 us.
Υπάρχει διαφορά μεταξύ της απόδοσης των μονάδων υψηλού ρεύματος και των μονάδων χαμηλού ρεύματος σε αυτό το ζήτημα;Πάρτε για παράδειγμα τη μονάδα μέσης ισχύος FF450R12ME3, η παρακάτω εικόνα δείχνει την υπέρβαση τάσης όταν ο τόνος αλλάζει για διαφορετικά ρεύματα δοκιμής Ic.
Παρόμοια αποτελέσματα, η επίδραση του τόνου στην υπέρβαση της τάσης απενεργοποίησης είναι αμελητέα σε συνθήκες χαμηλού ρεύματος κάτω από 1/10*Ic.Όταν το ρεύμα αυξάνεται στο ονομαστικό ρεύμα των 450A ή ακόμα και στο ρεύμα 2*Ic των 900A, η υπέρβαση τάσης με πλάτος τόνου είναι πολύ εμφανής.Προκειμένου να δοκιμαστεί η απόδοση των χαρακτηριστικών των συνθηκών λειτουργίας υπό ακραίες συνθήκες, 3 φορές το ονομαστικό ρεύμα των 1350A, οι αιχμές τάσης έχουν υπερβεί την τάση αποκλεισμού, ενσωματωμένες στο τσιπ σε ένα ορισμένο επίπεδο τάσης, ανεξάρτητα από το πλάτος τόνου .
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τις κυματομορφές δοκιμής σύγκρισης ton=1us και 20us σε Vce=700V και Ic=900A.Από την πραγματική δοκιμή, το πλάτος του παλμού της μονάδας σε ton=1us έχει αρχίσει να ταλαντώνεται και η αιχμή τάσης Vcep είναι 80V υψηλότερη από ton=20us.Επομένως, συνιστάται ο ελάχιστος χρόνος παλμού να μην είναι μικρότερος από 1 us.
Ενεργοποίηση στενού παλμού FWD
Στο κύκλωμα μισής γέφυρας, η παλμική απενεργοποίηση IGBT αντιστοιχεί στον τόνο χρόνου ενεργοποίησης FWD.Το παρακάτω σχήμα δείχνει ότι όταν ο χρόνος ενεργοποίησης του FWD είναι μικρότερος από 2 us, η κορυφή του αντίστροφου ρεύματος του FWD θα αυξηθεί στο ονομαστικό ρεύμα των 450A.Όταν το toff είναι μεγαλύτερο από 2 us, το μέγιστο ρεύμα αντίστροφης ανάκτησης FWD είναι βασικά αμετάβλητο.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 για να παρατηρήσετε τα χαρακτηριστικά των διόδων υψηλής ισχύος, ειδικά σε συνθήκες χαμηλού ρεύματος με αλλαγές τόνου, η ακόλουθη σειρά δείχνει τις συνθήκες VR = 900V, 1200V, στις συνθήκες μικρού ρεύματος IF = 20A της άμεσης σύγκρισης από τις δύο κυματομορφές, είναι σαφές ότι όταν ton = 3us, ο παλμογράφος δεν μπόρεσε να κρατήσει το πλάτος αυτής της ταλάντωσης υψηλής συχνότητας.Αυτό αποδεικνύει επίσης ότι η ταλάντωση υψηλής συχνότητας του ρεύματος φορτίου πάνω από το σημείο μηδέν σε εφαρμογές συσκευών υψηλής ισχύος και η βραχυχρόνια διαδικασία ανάστροφης ανάκτησης FWD συνδέονται στενά.
Αφού δείτε τη διαισθητική κυματομορφή, χρησιμοποιήστε τα πραγματικά δεδομένα για περαιτέρω ποσοτικοποίηση και σύγκριση αυτής της διαδικασίας.Τα dv/dt και di/dt της διόδου ποικίλλουν ανάλογα με το toff, και όσο μικρότερος είναι ο χρόνος αγωγής του FWD, τόσο πιο γρήγορα θα γίνονται τα αντίστροφα χαρακτηριστικά της.Όταν όσο υψηλότερο είναι το VR και στα δύο άκρα του FWD, καθώς ο παλμός αγωγιμότητας της διόδου γίνεται στενότερος, η ταχύτητα ανάστροφης ανάκτησης της διόδου θα επιταχυνθεί, ειδικά κοιτάζοντας τα δεδομένα σε συνθήκες ton = 3 us.
VR = 1200V όταν.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
Στα VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
Εν όψει ton=3us, η ταλάντωση υψηλής συχνότητας κυματομορφής είναι πιο έντονη και πέρα από την ασφαλή περιοχή εργασίας της διόδου, ο χρόνος ενεργοποίησης δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 3 us από την άποψη της διόδου FWD.
Στην προδιαγραφή του IGBT υψηλής τάσης 3,3 kV παραπάνω, ο τόνος προς τα εμπρός αγωγιμότητας FWD έχει καθοριστεί και απαιτείται, λαμβάνοντας ως παράδειγμα 2400A/3,3 kV HE3, ο ελάχιστος χρόνος αγωγιμότητας της διόδου των 10us έχει σαφώς δοθεί ως όριο. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι η αδέσποτη αυτεπαγωγή του κυκλώματος συστήματος σε εφαρμογές υψηλής ισχύος είναι σχετικά μεγάλη, ο χρόνος μεταγωγής είναι σχετικά μεγάλος και το παροδικό κατά τη διαδικασία ανοίγματος της συσκευής Είναι εύκολο να υπερβεί τη μέγιστη επιτρεπόμενη κατανάλωση ισχύος διόδου PRQM.
Από τις πραγματικές κυματομορφές δοκιμής και τα αποτελέσματα της ενότητας, δείτε τα γραφήματα και μιλήστε για μερικές βασικές περιλήψεις.
1. η επίδραση του τόνου πλάτους παλμού στο μικρό ρεύμα απενεργοποίησης IGBT (περίπου 1/10*Ic) είναι μικρή και μπορεί πραγματικά να αγνοηθεί.
2. το IGBT έχει μια ορισμένη εξάρτηση από τον τόνο του παλμού όταν απενεργοποιείται το υψηλό ρεύμα, όσο μικρότερος είναι ο τόνος τόσο υψηλότερη είναι η ακίδα τάσης V, και το ρεύμα απενεργοποίησης θα αλλάξει απότομα και θα συμβεί ταλάντωση υψηλής συχνότητας.
3. Τα χαρακτηριστικά FWD επιταχύνουν τη διαδικασία ανάστροφης ανάκτησης καθώς ο χρόνος ενεργοποίησης γίνεται μικρότερος και όσο μικρότερος είναι ο χρόνος ενεργοποίησης του FWD θα προκαλέσει μεγάλα dv/dt και di/dt, ειδικά σε συνθήκες χαμηλού ρεύματος.Επιπλέον, τα IGBT υψηλής τάσης έχουν σαφή ελάχιστο χρόνο ενεργοποίησης διόδου tonmin=10 us.
Οι πραγματικές δοκιμαστικές κυματομορφές στο έγγραφο έχουν δώσει κάποιο ελάχιστο χρόνο αναφοράς για να παίξουν κάποιο ρόλο.
Η Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. κατασκευάζει και εξάγει διάφορες μικρές μηχανές συλλογής και τοποθέτησης από το 2010. Εκμεταλλευόμενος τη δική μας πλούσια έμπειρη Ε&Α, καλά εκπαιδευμένη παραγωγή, η NeoDen κερδίζει μεγάλη φήμη από τους πελάτες παγκοσμίως.
Με παγκόσμια παρουσία σε περισσότερες από 130 χώρες, η εξαιρετική απόδοση, η υψηλή ακρίβεια και η αξιοπιστία των μηχανών NeoDen PNP τα καθιστούν ιδανικά για Έρευνα και Ανάπτυξη, επαγγελματική κατασκευή πρωτοτύπων και παραγωγή μικρής έως μεσαίας παρτίδας.Παρέχουμε επαγγελματική λύση εξοπλισμού SMT μιας στάσης.
Προσθήκη:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Κίνα
Τηλέφωνο:86-571-26266266
Ώρα δημοσίευσης: 24 Μαΐου 2022